CocoaModel/src/OptOOpticalSquare.cc

0001 //   COCOA class implementation file

0002 //Id:  OptOOpticalSquare

0003 //CAT: Model

0004 //

0005 //   History: v1.0

0006 //   Pedro Arce

0007
0008 #include "Alignment/CocoaModel/interface/OptOOpticalSquare.h"
0009 #include "Alignment/CocoaModel/interface/LightRay.h"
0010 #include "Alignment/CocoaModel/interface/ALIPlane.h"
0011 #include "Alignment/CocoaModel/interface/Measurement.h"
0012 #include <iostream>
0013 #include <iomanip>
0014 #ifdef COCOA_VIS
0015 #include "Alignment/IgCocoaFileWriter/interface/IgCocoaFileMgr.h"
0016 #include "Alignment/CocoaVisMgr/interface/ALIColour.h"
0017 #endif
0018 #include "Alignment/CocoaDDLObjects/interface/CocoaSolidShapeBox.h"
0019 #include "Alignment/CocoaUtilities/interface/GlobalOptionMgr.h"
0020
0021 using namespace CLHEP;
0022
0023 //@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@

0024 //@@  Detailed simulation of deviation of the light ray

0025 //@@  Refract at entering, reflect in two of the plates and gets deviated 90o, refract at exiting

0026 //@@

0027 //@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@

0028 void OptOOpticalSquare::detailedDeviatesLightRay(LightRay& lightray) {
0029   if (ALIUtils::debug >= 2)
0030     std::cout << "LR: DETAILED DEVIATION IN OPTICAL SQUARE " << name() << std::endl;
0031
0032   calculateFaces(true);
0033
0034   //---------- Deviate in prism

0035   //---------- Refract after entering face 0, reflect in face 1, reflect in face 2, refract after face 3

0036   const ALIdouble refra_ind = findExtraEntryValueMustExist("refra_ind");
0037   const ALIdouble refra_ind0 = 1.;
0038
0039   ALIint ii;
0040   for (ii = 0; ii < 4; ii++) {
0041     if (ii == 0) {
0042       if (ALIUtils::debug >= 3)
0043         std::cout << "## OPTOOPTICALSQUARE: refract in face " << ii << std::endl;
0044       lightray.refract(ALIPlane(faceP[ii], faceV[ii]), refra_ind0, refra_ind);
0045     } else if (ii == 3) {
0046       //---- interchange refraction index for exiting instead of entering

0047       lightray.refract(ALIPlane(faceP[ii], faceV[ii]), refra_ind, refra_ind0);
0048     } else {
0049       lightray.reflect(ALIPlane(faceP[ii], faceV[ii]));
0050     }
0051     if (ALIUtils::debug >= 3) {
0052       lightray.dumpData("After face ");
0053     }
0054   }
0055
0056   //----- checks that it is inside prism and the order of faces hit is the good one

0057   //

0058 }
0059
0060 //@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@

0061 //@@  Detailed simulation of traversing of the light ray

0062 //@@

0063 //@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@

0064 void OptOOpticalSquare::detailedTraversesLightRay(LightRay& lightray) {
0065   if (ALIUtils::debug >= 2)
0066     std::cout << "LR: DETAILED TRAVERSES OPTICAL SQUARE " << name() << std::endl;
0067
0068   calculateFaces(true);
0069   const ALIdouble refra_ind = findExtraEntryValueMustExist("refra_ind");
0070   const ALIdouble refra_ind0 = 1.;
0071
0072   lightray.refract(ALIPlane(faceP[0], faceV[0]), refra_ind0, refra_ind);
0073   lightray.refract(ALIPlane(faceP[4], faceV[4]), refra_ind, refra_ind0);
0074 }
0075
0076 //@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@

0077 //@@ Fast simulation of deviation of the light ray

0078 //@@ Reflect in two of the plates and gets deviated 90o

0079 //@@

0080 //@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@

0081 void OptOOpticalSquare::fastDeviatesLightRay(LightRay& lightray) {
0082   if (ALIUtils::debug >= 2)
0083     std::cout << "LR: FAST DEVIATION IN OPTICAL SQUARE " << name() << std::endl;
0084
0085   calculateFaces(false);
0086
0087   //---------- Deviate in prism

0088   lightray.reflect(ALIPlane(faceP[1], faceV[1]));
0089   if (ALIUtils::debug >= 3) {
0090     lightray.dumpData("After face 1");
0091   }
0092   lightray.reflect(ALIPlane(faceP[2], faceV[2]));
0093   if (ALIUtils::debug >= 3) {
0094     lightray.dumpData("After face 2");
0095   }
0096   lightray.intersect(ALIPlane(faceP[3], faceV[3]));
0097   if (ALIUtils::debug >= 3) {
0098     lightray.dumpData("intersected at face 3");
0099   }
0100
0101   //----- Deviates by 'devi' X & Y??

0102   lightray.shiftAndDeviateWhileTraversing(this, 'R');
0103   /*  ALIdouble deviRX = findExtraEntryValue("deviRX");

0104   ALIdouble deviRY = findExtraEntryValue("deviRY");

0105   ALIdouble shiftRX = findExtraEntryValue("shiftRX");

0106   ALIdouble shiftRY = findExtraEntryValue("shiftRY");

0107   lightray.shiftAndDeviateWhileTraversing( this, shiftRX, shiftRY, deviRX, deviRY);

0108   */
0109
0110   if (ALIUtils::debug >= 2) {
0111     //  std::cout << " shiftRX " << shiftRX << " shiftRY " << shiftRY << std::endl;

0112     // std::cout << " deviRX " << deviRX << " deviRY " << deviRY << std::endl;

0113     lightray.dumpData("Deviated ");
0114   }
0115 }
0116
0117 //@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@

0118 //@@

0119 //@@

0120 //@@

0121 //@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@

0122 //---------- Fast simulation of the light ray traversing

0123 void OptOOpticalSquare::fastTraversesLightRay(LightRay& lightray) {
0124   //  std::cerr << " WARNING  there should be an extra piece to make entering and exiting surfaces parallel (like in modified_rhomboid_prism) " << std::endl;

0125
0126   calculateFaces(false);
0127
0128   lightray.intersect(ALIPlane(faceP[1], faceV[1]));
0129   //---------- Shift and Deviate

0130   lightray.shiftAndDeviateWhileTraversing(this, 'T');
0131   /*  ALIdouble shiftX = findExtraEntryValue("shiftTX");

0132   ALIdouble shiftY = findExtraEntryValue("shiftTY");

0133   ALIdouble deviTX = findExtraEntryValue("deviTX");

0134   ALIdouble deviTY = findExtraEntryValue("deviTY");

0135   lightray.shiftAndDeviateWhileTraversing( this, shiftX, shiftY, deviTX, deviTY);

0136   */
0137   if (ALIUtils::debug >= 2) {
0138     lightray.dumpData("Shifted and Deviated");
0139   }
0140 }
0141
0142 //@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@

0143 //@@ Calculate the centre points and normal std::vector of each of the four pentaprism faces the light ray may touch

0144 //@@ Build the four faces. 0: entry, 1: 1st reflection, 2: 2nd reflection, 3: exit  (look at figure in documentation)

0145 //@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@

0146 void OptOOpticalSquare::calculateFaces(ALIbool isDetailed) {
0147   ALIint numberOfFaces = 5;
0148
0149   //----- useful variables

0150   CLHEP::Hep3Vector opto_centre = centreGlob();
0151   if (ALIUtils::debug >= 3)
0152     std::cout << "opto_centre " << opto_centre << std::endl;
0153   const ALIdouble hlen1 = findExtraEntryValueMustExist("length1") / 2.;
0154   const ALIdouble hlen2 = findExtraEntryValueMustExist("length2") / 2.;
0155   ALIdouble ang = 67.5 * acos(0.) / 90.;
0156
0157   //-  if( ALIUtils::debug >= 3) std::cout << "length 1 " << 2*hlen1 << " length 2 " << hlen2 * 2 << std::endl;

0158   faceP[0] = CLHEP::Hep3Vector(0, 0, -hlen1);
0159   faceV[0] = CLHEP::Hep3Vector(0, 0, -1);
0160   faceP[1] = CLHEP::Hep3Vector(0, hlen1 - hlen2 * sin(ang), hlen1 + hlen2 * cos(ang));
0161   faceV[1] = CLHEP::Hep3Vector(0, cos(ang), sin(ang));
0162
0163   faceP[2] = CLHEP::Hep3Vector(0, -hlen1 - hlen2 * cos(ang), -hlen1 + hlen2 * sin(ang));
0164   faceV[2] = CLHEP::Hep3Vector(0, -sin(ang), -cos(ang));
0165   faceP[3] = CLHEP::Hep3Vector(0, hlen1, 0);
0166   faceV[3] = CLHEP::Hep3Vector(0, 1, 0);
0167
0168   // face of added piece (so that light when traversing finds parallel surfaces at entry and exit)

0169   faceP[4] = CLHEP::Hep3Vector(0, 0, hlen1 + 2 * hlen2 * cos(ang));
0170   faceV[4] = CLHEP::Hep3Vector(0, 0, 1);
0171
0172   //--------- Put faces in global reference frame

0173   CLHEP::HepRotation rmt = rmGlob();
0174   ALIint ii;
0175   if (ALIUtils::debug >= 3) {
0176     std::cout << " optical_square centre" << opto_centre << std::endl;
0177   }
0178   for (ii = 0; ii < numberOfFaces; ii++) {
0179     faceP[ii] = rmt * faceP[ii];
0180     faceP[ii] += opto_centre;
0181     faceV[ii] = rmt * faceV[ii];
0182     if (ALIUtils::debug >= 3) {
0183       std::cout << "point at face " << ii << ": " << faceP[ii] << std::endl;
0184       std::cout << "normal at face " << ii << ": " << faceV[ii] << std::endl;
0185     }
0186   }
0187
0188   //----------- Correct faces 1 & 2 by wedge: rotate each face normal 1/2 of the wedge around two axis perpendicular to normal

0189   if (isDetailed) {
0190     ALIdouble wedge, wedgeX, wedgeY;
0191     const ALIbool wxy = findExtraEntryValueIfExists("wedge", wedge);
0192     if (!wxy) {
0193       wedgeX = findExtraEntryValue("wedgeX");
0194       wedgeY = findExtraEntryValue("wedgeY");
0195     } else {
0196       wedgeX = wedge;
0197       wedgeY = wedge;
0198     }
0199
0200     //----- One axis is along X axis for the two faces (X belong to both faces)

0201     if (ALIUtils::debug >= 4)
0202       std::cout << "OptOOpticalSquare calculateFaces: wedgeX  " << wedgeX << " wedgeY  " << wedgeY << std::endl;
0203     CLHEP::Hep3Vector Axis1(1., 0., 0.);
0204     Axis1 = rmt * Axis1;
0205     if (ALIUtils::debug >= 4) {
0206       ALIUtils::dump3v(faceV[1], "faceV[1] before wedge");
0207       ALIUtils::dump3v(faceV[2], "faceV[2] before wedge");
0208     }
0209     faceV[1].rotate(0.5 * wedgeX, Axis1);
0210     if (ALIUtils::debug >= 4)
0211       ALIUtils::dump3v(Axis1, " Axis1 in faceV[1] ");
0212     faceV[2].rotate(-0.5 * wedgeX, Axis1);
0213     if (ALIUtils::debug >= 4) {
0214       ALIUtils::dump3v(Axis1, " Axis1 in faceV[2] ");
0215       ALIUtils::dump3v(faceV[1], "faceV[1] after wedge X");
0216       ALIUtils::dump3v(faceV[2], "faceV[2] after wedge X");
0217     }
0218
0219     //----- Other axis perpendicular to first and to normal of each face

0220     CLHEP::Hep3Vector Axis2 = Axis1;
0221     Axis2 = Axis2.cross(faceV[1]);
0222     faceV[1].rotate(0.5 * wedgeY, Axis2);
0223     if (ALIUtils::debug >= 4)
0224       ALIUtils::dump3v(Axis2, " Axis2 in faceV[1] ");
0225     Axis2 = Axis1;
0226     Axis2 = Axis2.cross(faceV[2]);
0227     faceV[2].rotate(-0.5 * wedgeY, Axis2);
0228     if (ALIUtils::debug >= 4) {
0229       ALIUtils::dump3v(Axis2, " Axis2 in faceV[2] ");
0230       ALIUtils::dump3v(faceV[1], "faceV[1] after wedge Y");
0231       ALIUtils::dump3v(faceV[2], "faceV[2] after wedge Y");
0232     }
0233   }
0234 }
0235
0236 #ifdef COCOA_VIS
0237 //@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@

0238 void OptOOpticalSquare::fillIguana() {
0239   ALIColour* col = new ALIColour(0., 0., 1., 0.);
0240   ALIdouble length1;
0241   ALIbool wexists = findExtraEntryValueIfExists("length1", length1);
0242   if (!wexists)
0243     length1 = 4.;
0244   ALIdouble length2;
0245   wexists = findExtraEntryValueIfExists("length2", length2);
0246   if (!wexists)
0247     length2 = 4.;
0248
0249   std::vector<ALIdouble> spar;
0250   spar.push_back(length1);
0251   spar.push_back(length2);
0252   IgCocoaFileMgr::getInstance().addSolid(*this, "OPTSQR", spar, col);
0253 }
0254 #endif
0255
0256 //@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@

0257 void OptOOpticalSquare::constructSolidShape() {
0258   ALIdouble go;
0259   GlobalOptionMgr* gomgr = GlobalOptionMgr::getInstance();
0260   gomgr->getGlobalOptionValue("VisScale", go);
0261
0262   theSolidShape = new CocoaSolidShapeBox(
0263       "Box", go * 5. * cm / m, go * 5. * cm / m, go * 5. * cm / m);  //COCOA internal units are meters

0264 }